[發明專利]一種化工生產過程仿真系統及方法

在審

• 申請號: 202110719992.3
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113343484A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 李俊;高建磊;李耀兵;郝志強;鞏天宇;江浩;王墨;趙千;許豐娟;李赟;楊帥鋒
• 申請（專利權）人: 國家工業信息安全發展研究中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明涉及一種化工生產過程仿真系統及方法，其中系統分為三層結構，第一層為生產模型層，通過化工生產模型模擬化工生產過程，真實的展示工藝過程的物理變化；第二層為現場設備控制層，本發明采用并聯結構的分散控制系統模塊和安全儀表系統模塊對化工生產模型的現場設備的工作參數進行采集和診斷；第三層為系統監控管理層，通過對工作參數和診斷信息進行校驗并進行存儲，能夠實現網絡攻擊后真實場景的數據采集、分析和記錄，提高化工生產過程仿真檢驗的真實性，從而為實際的化工生產過程在遭受網絡攻擊時的影響與防護提供了實驗環境和數據支持。

技術領域

本發明涉及工業控制技術領域，特別是涉及一種化工生產過程仿真系統及方法。

背景技術

工業控制系統安全作為網絡安全的重要組成部分，事關工業生產安全、經濟發展、社會穩定和國家安全。隨著信息化和工業化融合不斷深入，在促進工業轉型升級、加快實體經濟發展的同時，工業控制系統信息安全保障需求日益提高。隨著一系列工業控制系統信息安全事件的發生，工控安全的嚴峻形勢越來越受關注。過去幾年，工控安全事件在全球范圍內仍然頻頻發生，新型攻擊技術手段層出不窮。能源、關鍵制造、電力、石油石化等重要基礎設施的傳統工業控制系統依然是黑客的攻擊重點。尤其是近年來，以WannaCry為代表的惡意勒索軟件對部分行業工控系統造成了嚴重影響。

研究工業控制系統的信息安全研究，需要有針對性的研究對象和場景。作為國民生產最重要的石油石化領域，其各個生產環節不安全因素較多，一旦發生安全事故，具有事故后果嚴重、危險性比傳統制造行業更大。同時由于針對化工領域的工業信息安全研究不僅無法直接在實際工業現場展開。

目前，工控安全仿真測試環境的構建技術主要分為：

1)使用全實物構建與現實系統1:1比例的仿真測試環境。但存在建設過程投資巨大，運營成本高等問題。

2)采用真實的工控設備構建工業控制系統的監控層和控制層，利用仿真軟件或物理模具搭建生產過程模型。但存在物理量模擬且過于單一，無法真實的展示工藝過程的物理變化和攻擊效果等問題。

3)使用軟件仿真控制網絡到物理系統。但缺乏組件設備實際交互的真實性和可靠性及行業針對性，更無法真實的展示工藝過程的物理變化和攻擊后果影響。

且現有的以軟件仿真控制設備和控制網絡的仿真測試環境無法實現網絡攻擊后真實場景的數據采集及分析。因此，研發出一款針對工控網絡與信息網絡數據傳輸的化工生產過程仿真系統迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的是提供一種化工生產過程仿真系統及方法，能夠實現網絡攻擊后真實場景的數據采集、分析和記錄，提高化工生產過程仿真檢驗的真實性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種化工生產過程仿真系統，包括：

化工生產模型，包括至少一種化工塔設備和設置在所述化工塔設備上的儀器儀表、開關元件和熱力元件；

分散控制系統模塊，分別與所述儀器儀表、所述開關元件和所述熱力元件連接，用于采集所述儀器儀表、所述開關元件和所述熱力元件的工作參數，還用于控制所述開關元件和所述熱力元件的開閉；

安全儀表系統模塊，分別與所述儀器儀表、所述開關元件和所述熱力元件連接，用于對所述儀器儀表、所述開關元件和所述熱力元件進行故障診斷，并生成診斷信息；

系統監控管理模塊，分別與所述分散控制系統模塊和所述安全儀表系統模塊連接，用于根據所述工作參數和所述診斷信息進行校驗，并存儲校驗結果。

優選地，所述化工塔設備為初餾塔工藝模型、常壓塔工藝模型或減壓塔工藝模型。

優選地，所述分散控制系統模塊包括：